钢结构排架课程设计
左荷载作用下弯矩图
四、内力组合
横载和活载关于结构竖向对称，因而风荷载只要考虑一个方向作用，风荷载只引起剪力不同，而剪力不起控制作用。
按承载能力极限状态进行内力分析，需要进行以下2种组合：
组合1：1.2DL+1.4LL 组合2：1.0DL+1.4WL
本工程不进行抗震验算。最不利内力组合的计算控制截面取柱底、柱顶、梁端及梁跨中截面，取四个控制截面：
弯矩包络图
5
钢结构排架课程设计
剪力包络图
力包络图
由PKPM求得最不利内力组合情况下控制截面内力为： 下柱：柱底：M=-265.6 N=415 V=-45.2 柱顶：M=-137.4 N=-363 V= 32
上柱：柱底：M=-63.6 N= 55 V=-32 柱顶：M=0.00 N=-29 V=0.00 梁： 跨中：M= -61.3 N=14 V=0
支座：M=0 N=14 V=29.3 五、吊车梁设计
1.选择的吊车数据：(重量单位为 t；长度单位为 m)
起重量 工作级别 一侧轮数 Pmax Pmin 小车重 吊车宽度 轨道高度 轮距 10 A1~A3软钩 2 10.30 2.00 3.30 5.150 0.140 4.400 2.吊车梁受力设计值：
梁最大竖向弯矩 1069.83KN`m; 最大剪力 391.08KN。
6
钢结构排架课程设计
3．选择吊车梁截面:
梁高500mm，腹板厚度10mm，上翼缘宽度380mm，上翼缘厚度20mm，下翼缘宽度300mm，下翼缘厚度14mm。 4.验算:
1)上翼缘宽厚比验算：
Bf/Tf = 11.929 <= [Bf/Tf] = 15.000 2)强度验算：
上翼缘CM = 201.801 <= [CM] = 215.000 下翼缘 DM =152.605 <= [DM] =215.000 3)整体稳定性验算：
梁整体稳定应力ZTWDYL = 187.185 <= [ZTWDYL] = 215.000 4)挠度验算：
吊车梁跨度与竖向挠度之比L/F =1824.069 >= [L/F] =800.000 经验算，设计满足要求。 五、排架柱设计
1.截面形式及尺寸初选
梁柱都采用H型钢，暂取柱截面下柱H800×500×14×24，上柱H600×300×14×24。 2.下柱验算
长细比：λx= 29.2,λy= 49.9
构件长度= 6.00; 计算长度系数: Ux= 1.68 Uy= 1.00 1）局部稳定验算
翼缘部分： B/T = 10.12 < [B/T]= 15.00 腹板部分： H0/TW= 53.71 > [H0/TW]= 41.24 2）强度验算
强度计算最大应力对应组合号: M=253.43, N=95.49, M= 140.04, N=-350.12 强度计算最大应力 (N/mm*mm) =39.56< f= 205.00 符合要求
3）稳定性验算
下柱平面内稳定性验算：
平面内长细比 λ= 29. < [λ]= 150，b类截面，
平面内稳定计算最大应力 (N/mm*mm) = 34.38< f= 205.00 满足要求。
下柱平面外稳定性验算：
平面外长细比 λ= 50. < [λ]= 150，c类截面，
平面外稳定计算最大应力 (N/mm*mm) =35.69< f=205.00 满足要求。 2.上柱验算
长细比：λx= 76.5,λy= 42.9
构件长度= 6.00; 计算长度系数: Ux= 6.39 Uy= 1.00 1）局部稳定验算
翼缘部分：B/T = 5.96 < [B/T]= 15.00
腹板部分：H0/TW= 39.43 < [H0/TW]= 68.94 2）强度验算
7
钢结构排架课程设计
强度计算最大应力对应组合号: 87, M= -60.38, N= 30.46, M= 0.00, N= -22.95
强度计算最大应力 (N/mm*mm) = 16.21< f= 205.00 符合要求
3）稳定性验算
下柱平面内稳定性验算：
平面内长细比 λ= 77 < [λ]= 150，b类截面，
平面内稳定计算最大应力 (N/mm*mm) = 14.38< f= 205.00 满足要求。
下柱平面外稳定性验算：
平面外长细比 λ= 43 < [λ]= 150，c类截面，
平面外稳定计算最大应力 (N/mm*mm) =14.70< f=205.00 满足要求。
六、排架梁设计
1.截面形式及尺寸初选 选择HN300X150 2.刚架梁验算 1）局部稳定验算
翼缘部分： B/T = 23.00 < [B/T] = 40.00 腹板部分： H0/TW= 23.00 < [H0/TW]= 80.00 满足要求 2）强度验算
梁下部受拉最大弯矩 M= -62.32, 最大应力σ=142.50< f= 215.00 满足要求。 4）稳定性验算
梁下部受拉最大弯矩 M= -62.32, 稳定计算最大应力 σ= 135.79< f= 215.00 满足要求。
3·梁挠度与柱顶位移验算
风荷载作用下柱顶最大水平（X 向）位移:
节点(3), 水平位移 dx= 3.406(mm) = H /2642< 柱顶位移容许值: H/ 150
梁的(恒+活)最大挠度:
梁挠跨比 = 1 / 363< 梁的容许挠跨比: 1/250 梁的(活)最大挠度:
梁挠跨比 = 1 / 634< 梁的容许挠跨比: 1/300 满足要求。 七、节点设计 1.梁柱连接节点
工字形梁与工字形柱(0度)铰接连接 角焊缝抗剪强度设计值 Ffw = 160N/mm2
梁腹板净截面最大正应力 18.49N/mm2 <= f= 205.00，设计满足 梁腹板净截面最大剪应力 32.61N/mm2 <= fv= 120.00，设计满足 采用双角钢连接
梁边到柱截面边的距离 e = 15mm
8
钢结构排架课程设计
连接件验算：
连接角钢类型 : L100x6 连接角钢高度 H = 430mm
连接件净截面最大正应力 36.81N/mm2 <= f= 215.00，设计满足 连接件净截面最大剪应力 58.14N/mm2 <= fv= 125.00，设计满足 螺栓连接验算：
采用 10.9级 摩擦型 高强度螺栓连接 螺栓直径 D = 20mm
高强度螺栓连接处构件接触面 喷砂 接触面抗滑移系数 u = 0.45 高强螺栓预拉力 P = 155.00kN
连接梁腹板和角钢的高强螺栓双面抗剪承载力设计值 Nvb2 = 125.55kN 连接梁腹板和角钢的高强螺栓所受最大剪力 Ns=47.64kN <= Nvb2(双面)，设计满足
连接柱翼缘和角钢的高强螺栓所受最大拉力 Ntmax=25.88kN 连接柱翼缘和角钢的高强螺栓所受最大剪力 Nvmax=10.00kN
连接柱翼缘和角钢的高强螺栓在弯矩和剪力共同作用下 Ntmax/Ntb+Nvmax/Nvb=0.37<= 1，设计满足 2.牛腿设计
牛腿节点竖向恒载: Pd=0.00 牛腿节点竖向活载: PL=0.00 吊车最大轮压反力: Dmax= 223.93
荷载作用点到柱边距离: e= 251.00
设计荷载 P = 1.2*Pd + 1.4(PL+Dmax =313.50 牛腿根部截面正应力: 8.45 <= 190 , 满足
荷载作用点位置的牛腿截面剪应力: 30.24 <= 110, 满足 牛腿腹板折算应力: 32.27 <= 190.*1.1 , 满足
柱腹板边缘处折算应力: 22.84 <= 190.*1.1 , 满足 3.柱脚设计
采用钢截面: 焊接工字形截面 800X500X14X24
工字形柱刚接柱脚，柱脚连接为：外露式柱脚无锚栓支承托座 柱脚受力:
柱脚底板剪力验算满足，不需要设抗剪连接件 柱脚底板钢号: Q235
柱脚底板尺寸: B x H x T = 600 x 1040 x 25 柱与底板的焊缝采用 对接焊缝 柱脚锚栓:
柱脚锚栓钢号: Q235
锚栓抗拉承载力设计值Ntb (kN): 49.35，锚栓最大拉力Nt (kN): 1.29 Nt < Ntb，设计满足 锚栓直径 D = 24 柱脚加劲肋：
翼缘外侧加劲肋数量 X (边距+间距) X 宽度 = 3 x ( 120+ 162) x 100 加劲肋高度 厚度 H x T = 250 x 12 加劲肋角焊缝尺寸 Hf = 8
9
钢结构排架课程设计
腹板外侧加劲肋数量 X (边距+间距) X 宽度= 2 x ( 120+ 263) x 273 加劲肋高度 厚度 H x T = 420 x 25 加劲肋角焊缝尺寸 Hf = 8
End
附件： 钢结构排架设计任务书
一、设计目的
1、复习单层工业厂房及钢结构课程内容，综合运用所学知识，学习钢结构排架设计过程。
2、学习钢结构排架方案设计、详细设计和施工图设计。 3、学习编制结构计算书。
4、为毕业设计做必要的准备。
二、基本要求
1、掌握单层工业厂房设计的内容、方法和步骤，认真考虑影响设计的各项因素。 2、了解和掌握与设计有关的设计规范和规定，并能在设计中正确应用。 3、根据建筑设计要求，正确选择结构形式，合理布置结构。 4、掌握钢结构排架的计算方法和构造要求。 5、认真绘制施工图和编写说明书、计算书。
三、设计资料
1、结构形式：排架，具体尺寸见分配表格。
2、构件形式：梁柱为等截面实腹式焊接H型截面，檩条为冷弯薄壁C型截面。 3、主要材料：钢材Q235B，焊条E43xx型，高强螺栓10.9级扭剪型。 4、荷载种类：恒载，吊车荷载和风荷载，不考虑其它荷载。
四、设计内容
1·梁设计：设计并绘制梁详图；
2·柱设计：设计并绘制柱详图、牛腿详图；
3·吊车梁设计：选择合适的吊车梁形式，并绘制吊车梁详图 4·节点及构造详图：设计并绘制梁柱连接及柱脚详图； 5·提交计算书及cad图纸1份。
10